面向“雙碳”目標(biāo)的暖通工程師培養(yǎng)模式探索

王 歡 樊越勝 王登甲

（西安建筑科技大學(xué),陜西 西安 710055）

1 研究背景

2020年9月，中國(guó)向世界宣布將力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到二氧化碳排放峰值，并努力爭(zhēng)取在2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”。這是黨和國(guó)家基于中華民族永續(xù)發(fā)展和推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的責(zé)任擔(dān)當(dāng)而提出的[1]。針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)，著名環(huán)境工程專家、中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)賀克斌教授指出：“實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要政策引導(dǎo)、科技創(chuàng)新，并建立全新的人才培養(yǎng)體系。人文科學(xué)、自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)各學(xué)科要協(xié)同創(chuàng)新，培養(yǎng)面向碳中和時(shí)代的人才。”[2]2021年7月，清華大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院率先推出“碳達(dá)峰碳中和專題精品課程”。建筑行業(yè)是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵領(lǐng)域。《中國(guó)建筑能耗研究報(bào)告（2020）》數(shù)據(jù)顯示：2018年建筑運(yùn)行階段能耗占全國(guó)能源消費(fèi)比重的21.7%，碳排放占全國(guó)能源碳排放的21.9%。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)作為建筑全生命周期能源服務(wù)的核心專業(yè)，在科學(xué)研究和培養(yǎng)碳中和人才方面有著義不容辭的責(zé)任。因此，在新時(shí)期新使命的驅(qū)動(dòng)下，有必要深入探討適應(yīng)新時(shí)代需求的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，構(gòu)建服務(wù)支撐行業(yè)發(fā)展的人才培養(yǎng)體系，深度服務(wù)“雙碳”目標(biāo)。

2 高等工程教育人才培養(yǎng)模式探討

人才培養(yǎng)模式是指學(xué)校在一定培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)并且圍繞目標(biāo)組織起來的比較穩(wěn)定的教育教學(xué)活動(dòng)的結(jié)構(gòu)樣式，即通常所說的“培養(yǎng)什么樣的人”和“怎樣培養(yǎng)人”的問題[3]。中華人民共和國(guó)成立70多年來，我國(guó)高等工程教育取得了令人矚目的成就，為國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展、社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和大國(guó)工匠培育等做出了卓越貢獻(xiàn)，人才培養(yǎng)模式經(jīng)歷了由“專才”向“通才”、由“普通”向“卓越”的轉(zhuǎn)變，主要里程碑事件如圖1所示。

圖1 中國(guó)高等工程教育發(fā)展歷程

面對(duì)以數(shù)字化、信息化、智能化為主要特征的第四次工業(yè)革命洶涌來襲，世界各國(guó)政府紛紛啟動(dòng)部署新的戰(zhàn)略決策來應(yīng)對(duì)，如德國(guó)“工業(yè)4.0”、美國(guó)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、英國(guó)“英國(guó)工業(yè)2050”、法國(guó)“新工業(yè)法國(guó)”、日本“社會(huì)5.0”、中國(guó)“中國(guó)制造2025”等。這些變革將給人類社會(huì)帶來全方位質(zhì)的飛躍，對(duì)高等工程教育未來發(fā)展也將產(chǎn)生重大影響。各國(guó)的人才培養(yǎng)模式是否能適應(yīng)第四次工業(yè)革命發(fā)展需求是決定其未來成敗的關(guān)鍵。通過對(duì)比美國(guó)CDIO工程教育模式、德國(guó)“雙元制”職業(yè)教育模式、英國(guó)“三明治”式人才培養(yǎng)模式、法國(guó)“嚴(yán)進(jìn)嚴(yán)出”精英教育體制和日本“產(chǎn)學(xué)合作”的職業(yè)教育模式，可以發(fā)現(xiàn)其共同的特點(diǎn)：人才培養(yǎng)以社會(huì)需求為導(dǎo)向，產(chǎn)學(xué)研用密切結(jié)合。在新形勢(shì)下，我國(guó)高等工程教育既要借鑒國(guó)外優(yōu)良經(jīng)驗(yàn)，也要有自己的發(fā)展方向和培養(yǎng)模式，以實(shí)現(xiàn)由工程教育大國(guó)向工程教育強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變，向構(gòu)建世界一流工程教育體系邁進(jìn)。

3 建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建

3.1 人才培養(yǎng)目標(biāo)解析

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)是以建筑為主要對(duì)象，在充分利用自然能源的基礎(chǔ)上，采用人工環(huán)境與能源應(yīng)用工程技術(shù)創(chuàng)造適合人類生活與工作的舒適、健康、節(jié)能、環(huán)保的建筑環(huán)境和滿足產(chǎn)品生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)要求的工藝環(huán)境，以及特殊應(yīng)用領(lǐng)域的人工環(huán)境，同時(shí)實(shí)現(xiàn)最高效率地利用資源，最大限度的影響地球環(huán)境的專業(yè)。根據(jù)普通高等學(xué)校本科專業(yè)教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，并充分考慮專業(yè)特色和社會(huì)需求，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)人才應(yīng)在綜合素質(zhì)、知識(shí)、能力三個(gè)方面達(dá)到以下基本要求：

（1）培養(yǎng)目標(biāo)1：適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德、智、體、美、勞全面發(fā)展，具備較好的自然科學(xué)與人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)，具備計(jì)算機(jī)和外語(yǔ)應(yīng)用能力。

（2）培養(yǎng)目標(biāo)2：掌握暖通空調(diào)工程、冷熱源工程、燃?xì)夤?yīng)工程、建筑節(jié)能與綠色建筑領(lǐng)域基本理論和專業(yè)技術(shù)，熟悉建筑設(shè)備自動(dòng)化、建筑能源管理、建筑給排水等相關(guān)理論和技術(shù)；了解建筑聲環(huán)境、光環(huán)境和本學(xué)科研究發(fā)展前沿；并初步具備暖通空調(diào)相關(guān)設(shè)備開發(fā)、應(yīng)用研究能力。

（3）培養(yǎng)目標(biāo)3：能在建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)領(lǐng)域從事工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究、設(shè)備開發(fā)、施工安裝、工程管理、運(yùn)行調(diào)試等技術(shù)或管理工作崗位，具備成為單位業(yè)務(wù)骨干、獲得高級(jí)技術(shù)職稱的能力。

（4）培養(yǎng)目標(biāo)4：能夠跟蹤本專業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域前沿技術(shù)，具備研究開發(fā)能力和工程創(chuàng)新能力，具有獲得國(guó)家相關(guān)專業(yè)注冊(cè)工程師資格的能力；具有可持續(xù)發(fā)展的理念和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，能夠通過不斷學(xué)習(xí)提升知識(shí)水平與職業(yè)發(fā)展要求的能力。

（5）培養(yǎng)目標(biāo)5：擁有團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和有效溝通能力，能夠在團(tuán)隊(duì)中擔(dān)當(dāng)不同的角色及領(lǐng)導(dǎo)能力，具備一定的國(guó)際視野和跨文化交流能力。

3.2 人才培養(yǎng)體系建立

人才培養(yǎng)目標(biāo)發(fā)生變化要求人才培養(yǎng)模式也進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，如何使人才培養(yǎng)模式主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)需求，積極進(jìn)行人才培養(yǎng)體系的調(diào)整是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。選擇并構(gòu)建適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)新人才培養(yǎng)模式，才能從根本上解決以上問題。本研究根據(jù)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)本科專業(yè)培養(yǎng)方案和教學(xué)基本要求，對(duì)培養(yǎng)體系進(jìn)行了優(yōu)化，如圖2所示。

圖2 建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系

按照三大教學(xué)模塊（通識(shí)教育教學(xué)模塊、專業(yè)教育教學(xué)模塊和課外素質(zhì)教育模塊）、四個(gè)課程平臺(tái)（素質(zhì)類課程平臺(tái)、基礎(chǔ)類課程平臺(tái)、專業(yè)基礎(chǔ)課程平臺(tái)和專業(yè)技術(shù)課程平臺(tái)）和五類素質(zhì)訓(xùn)練（思想道德素質(zhì)、專業(yè)理論素質(zhì)、創(chuàng)新與實(shí)踐能力、文化素質(zhì)、身心素質(zhì)）的方式組織教學(xué)，注重綜合素質(zhì)、知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力的培養(yǎng)，通過教學(xué)計(jì)劃優(yōu)化，提高了知識(shí)的整體性、互聯(lián)性和貫通性，增強(qiáng)了對(duì)新領(lǐng)域及交叉學(xué)科的輻射性。

3.3 人才培養(yǎng)方案實(shí)現(xiàn)途徑

3.3.1 落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，全面推進(jìn)課程思政

高等學(xué)校人才培養(yǎng)是育人和育才相統(tǒng)一的過程，要把立德樹人作為教育的根本任務(wù)，堅(jiān)持教育為人民服務(wù)，為中國(guó)共產(chǎn)黨治國(guó)理政服務(wù)，為鞏固和發(fā)展中國(guó)特色社會(huì)主義制度服務(wù)，為改革開放和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)，將價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)三者有機(jī)結(jié)合。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的使命決定了教師要時(shí)刻關(guān)注人、建筑、環(huán)境、能源之間的關(guān)系，不僅要向?qū)W生傳授利用空調(diào)、通風(fēng)、供暖、制冷等人工方法創(chuàng)造室內(nèi)環(huán)境的“春夏秋冬”，而且要把可持續(xù)發(fā)展理念、人與自然和諧共生理念貫穿到教育教學(xué)的全過程中去，引導(dǎo)學(xué)生建立以聰明才智貢獻(xiàn)國(guó)家、以開拓進(jìn)取服務(wù)社會(huì)的理想信念。

3.3.2 打造師德高尚、業(yè)務(wù)精湛、“老中青”相結(jié)合的精銳教師隊(duì)伍

興國(guó)必先強(qiáng)師，沒有高水平的師資隊(duì)伍，就很難培養(yǎng)出高水平的創(chuàng)新人才。因此，不斷提升教師教學(xué)科研能力就顯得尤為重要。學(xué)校可通過新教師崗前培訓(xùn)、本科教學(xué)試講、教師任職資格、校教學(xué)督導(dǎo)、學(xué)生網(wǎng)絡(luò)評(píng)教、教師工作考核、本科教學(xué)事故認(rèn)定及處理等一系列行之有效的制度及措施，確保基本教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，學(xué)校要完善待遇保障機(jī)制，吸引高層次、寬口徑的優(yōu)質(zhì)新師源，并實(shí)施出國(guó)研修項(xiàng)目資助、骨干教師工程實(shí)踐、國(guó)內(nèi)訪問學(xué)者項(xiàng)目等多層次、多類型的教師隊(duì)伍培養(yǎng)方式。另外，以評(píng)促建，定期開展講課比賽、集體備課、隨堂聽課等工作，有利于“老帶青、傳幫帶”，使青年教師迅速成長(zhǎng)，也有利于教師之間互相學(xué)習(xí)、取長(zhǎng)補(bǔ)短、共同提高。此外，還可從校外聘請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的專家學(xué)者、管理者、領(lǐng)導(dǎo)者、業(yè)務(wù)骨干和精英等擔(dān)任兼職教師。

3.3.3 全面重構(gòu)教學(xué)空間和實(shí)踐空間，創(chuàng)建以學(xué)生為中心的教學(xué)環(huán)境

傳統(tǒng)教學(xué)模式以教材、教師、教室為中心，而以學(xué)生為中心的教學(xué)模式是以學(xué)生發(fā)展、學(xué)生學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)效果為中心[4]。在創(chuàng)建以學(xué)生為中心的教學(xué)環(huán)境時(shí)，應(yīng)突出教師與學(xué)生的雙主體地位。教是手段，學(xué)是目的，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師是教育的引導(dǎo)者和指導(dǎo)者。在教學(xué)過程組織時(shí)，應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)情境和教學(xué)對(duì)象的不同特點(diǎn)，以專業(yè)課程組為單位研討什么樣的知識(shí)搭配什么樣的教學(xué)方法，才能有效地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。借助信息化教學(xué)手段，以課堂教學(xué)為主、網(wǎng)絡(luò)資源為輔，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新思維的養(yǎng)成，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。線上線下相結(jié)合，培養(yǎng)新的學(xué)習(xí)理念，使課前、課中、課后環(huán)節(jié)有數(shù)據(jù)可查，教師可及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，主動(dòng)調(diào)整教學(xué)策略和教學(xué)評(píng)估手段，為學(xué)生提供精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)支持。還可借助實(shí)物模型、設(shè)備的三維動(dòng)畫及視頻等影像資料、仿真實(shí)驗(yàn)及研究型實(shí)驗(yàn)，將抽象的工作原理、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)具體化、形象化，幫助學(xué)生樹立形象、直觀的概念，加強(qiáng)其對(duì)理論知識(shí)的理解。

3.3.4 產(chǎn)學(xué)研深度融合，強(qiáng)化工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)

堅(jiān)持理論與實(shí)踐相統(tǒng)一是高等教育的根本要求，產(chǎn)學(xué)研深度融合是學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的必由之路。西安交通大學(xué)王樹國(guó)校長(zhǎng)多次強(qiáng)調(diào)：“大學(xué)本應(yīng)引領(lǐng)未來社會(huì)新技術(shù)新理念的發(fā)展，現(xiàn)在企業(yè)走在大學(xué)的前面，所以大學(xué)必須主動(dòng)地和社會(huì)建立密切的無縫對(duì)接。”在新形勢(shì)下，唯有加強(qiáng)校校、校企、校地、校所及國(guó)際合作，共建共享創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐平臺(tái)，建立多元主體協(xié)同育人機(jī)制，才能從根本上解決工程教育與工程實(shí)踐脫節(jié)的問題，使學(xué)生把學(xué)到的知識(shí)內(nèi)化到自己的意識(shí)體系中，形成自己的判斷力和執(zhí)行力，推動(dòng)“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”轉(zhuǎn)型升級(jí)。

3.3.5 突破傳統(tǒng)單一的課程考核機(jī)制，建立以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心的考核評(píng)價(jià)機(jī)制

傳統(tǒng)單一的課程考核機(jī)制難以有效考核學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力、分析解決問題能力和創(chuàng)新能力，需要建立以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心的合理有效的多階段、多方式、多維度的考評(píng)體系。多階段是指在課程理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、科研活動(dòng)等各環(huán)節(jié)中將過程考核和結(jié)果考核相結(jié)合；多方式是指針對(duì)不同課程的特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容，采取學(xué)習(xí)報(bào)告、設(shè)計(jì)方案、學(xué)術(shù)論文、發(fā)明專利、模擬分析、調(diào)研報(bào)告、實(shí)習(xí)匯報(bào)、創(chuàng)新項(xiàng)目等多樣化考核方式，鍛煉學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用與創(chuàng)新能力；多維度是指采取學(xué)生自評(píng)、組內(nèi)互評(píng)、教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3.3.6 鼓勵(lì)學(xué)科交叉融合，培養(yǎng)學(xué)生成為終身學(xué)習(xí)的人

學(xué)科交叉融合是未來拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要組成部分。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)涵蓋了健康、能源、環(huán)境等涉及國(guó)計(jì)民生的熱點(diǎn)內(nèi)容，支撐健康中國(guó)、低碳中國(guó)、智慧城市、新基建等國(guó)家未來重大需求。因此，更需要重視學(xué)科交叉融合在人才培養(yǎng)中的作用，瞄準(zhǔn)科技前沿和關(guān)鍵領(lǐng)域，擺脫簡(jiǎn)單拼湊，實(shí)現(xiàn)融會(huì)貫通，為培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才做貢獻(xiàn)。另外，為了讓學(xué)生能自如地應(yīng)對(duì)瞬息萬變的世界，教師還肩負(fù)著培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)者的重任，學(xué)生只有掌握終身學(xué)習(xí)的技能，才能適應(yīng)社會(huì)的不斷發(fā)展變化。

4 結(jié)語(yǔ)

面對(duì)新一輪工業(yè)革命的洶涌來襲，本文通過分析國(guó)內(nèi)外高等工程教育中各種教學(xué)模式的特點(diǎn)，指出我國(guó)高等工程教育既要借鑒國(guó)外優(yōu)良經(jīng)驗(yàn)，也要有自己的發(fā)展方向和培養(yǎng)模式，以實(shí)現(xiàn)由工程教育大國(guó)向工程教育強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。結(jié)合建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)特點(diǎn)，構(gòu)建適合社會(huì)發(fā)展需要的人才培養(yǎng)模式，并深入分析其實(shí)現(xiàn)途徑，以期為引領(lǐng)學(xué)科專業(yè)向綠色低碳轉(zhuǎn)型，培養(yǎng)面向“雙碳”目標(biāo)的未來暖通工程師提供借鑒和指導(dǎo)。